Ένα κατάστημα επιμετάλλωσης χρειαζόταν μια αντικατάσταση βυθιζόμενης θέρμανσης PTFE για μια δεξαμενή επινικελίωσης βάθους 600 mm. Η δεξαμενή είχε πλάτος 800 mm και μήκος 1.200 mm, με όγκο εργασίας περίπου 550 λίτρα. Ο υπάρχων θερμαντήρας ήταν μια τυπική μονάδα σε σχήμα L-που προεξείχε στη διαδρομή του τεμαχίου εργασίας και είχε αποτύχει μετά από 14 μήνες. Η ομάδα συντήρησης ήθελε μια προσαρμοσμένη θερμάστρα που να ταιριάζει στον διαθέσιμο χώρο της δεξαμενής, να λειτουργεί σε χαμηλή πυκνότητα watt και να αποφεύγει να εμποδίζει τα τεμάχια εργασίας.
Η προσαρμογή ενός θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE για ένα συγκεκριμένο βάθος δεξαμενής απαιτεί εξισορρόπηση τεσσάρων περιορισμών: το διαθέσιμο βάθος βύθισης, την απαιτούμενη επιφάνεια για χαμηλή πυκνότητα watt, τη γεωμετρία της δεξαμενής και τις συνθήκες ροής στη θέση του θερμαντήρα.
Ο περιορισμός βάθους βύθισης
Μια δεξαμενή βάθους 600 mm δεν παρέχει 600 mm χρησιμοποιήσιμου μήκους θερμαντήρα. Η στάθμη του υγρού πρέπει να είναι αρκετά υψηλή ώστε να καλύπτει τα τεμάχια εργασίας και ο θερμαντήρας πρέπει να παραμένει πλήρως βυθισμένος στο ελάχιστο επίπεδο υγρού. Στην πράξη, το χρησιμοποιήσιμο θερμαινόμενο μήκος σε μια δεξαμενή βάθους 600 mm είναι 350–450 mm, ανάλογα με το ύψος εξάλων και τη διακύμανση της στάθμης.
Ένας τυπικός ευθύς θερμαντήρας με θερμαινόμενο μήκος 400 mm παρέχει περίπου 400 cm² επιφάνειας σε διάμετρο 32 mm. Αυτό είναι πολύ λίγο για λειτουργία χαμηλής-βάτ-πυκνότητας σε τυπικά βατ επιμετάλλωσης. Μια ισχύς 4 kW σε 1,0 W/cm² απαιτεί 4.000 cm²-δεκαπλάσια της επιφάνειας ενός μόνο ευθύγραμμου περάσματος.
| Βάθος Δεξαμενής | Χρήσιμο θερμαινόμενο μήκος | Επιφάνεια σε Θήκη 32 mm | Επιφάνεια σε Θήκη 50 mm | Θερμαινόμενο μήκος Απαιτείται για 4.000 cm² |
|---|---|---|---|---|
| 400 χλστ | 250–300 mm | 250–300 cm² | 393–471 cm² | 2.000–2.667 χλστ |
| 500 χλστ | 300–350 mm | 300–350 cm² | 471–550 cm² | 1.429–1.667 χλστ |
| 600 χλστ | 350–450 mm | 350–450 cm² | 550–707 cm² | 889–1.143 χλστ |
| 700 χλστ | 450–550 χλστ | 450–550 cm² | 707–864 cm² | 727–909 χλστ |
Απαιτήσεις θερμαινόμενου μήκους και επιφάνειας για ισχύ 4 kW σε 1,0 W/cm²
Η λύση πολλαπλών-Περασμάτων
Η λύση για μια ρηχή δεξαμενή είναι ένας θερμαντήρας πολλαπλών-πατάσεων. Το θερμαινόμενο στοιχείο είναι λυγισμένο σε σχήμα σερπεντίνης ή U-που ταιριάζει στο διαθέσιμο βάθος ενώ παρέχει πολλαπλά θερμαινόμενα περάσματα. Ένας θερμαντήρας τεσσάρων-περασμάτων με περάσματα 400 mm παρέχει θερμαινόμενο μήκος 1.600 mm σε απόσταση περίπου 400 × 200 mm.
Σε διάμετρο θήκης 50 mm, θερμαινόμενο μήκος 1.600 mm παρέχει περίπου 2.513 cm² επιφάνειας. Αυτό εξακολουθεί να είναι μικρό από τα 4.000 cm² που απαιτούνται για μια λειτουργία 4 kW σε 1,0 W/cm². Απαιτείται μεγαλύτερος αριθμός περασμάτων ή μεγαλύτερη διάμετρος περιβλήματος.
| Αριθμός Πασών | Μήκος πάσας | Συνολικό θερμαινόμενο μήκος | Αποτύπωμα (Περίπου) | Επιφάνεια (50 mm) | Μέγιστη ισχύς σε 1,0 W/cm² |
|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 400 χλστ | 800 χλστ | 400 × 100 mm | 1.257 cm² | 1,3 kW |
| 4 | 400 χλστ | 1.600 χλστ | 400 × 200 mm | 2.513 cm² | 2,5 kW |
| 6 | 400 χλστ | 2.400 χλστ | 400 × 300 mm | 3.770 cm² | 3,8 kW |
| 8 | 400 χλστ | 3.200 χλστ | 400 × 400 mm | 5.027 cm² | 5,0 kW |
Διαμορφώσεις πολλαπλών-περασμάτων για δεξαμενή βάθους 600 mm
Τοποθέτηση του θερμαντήρα στη δεξαμενή
Ο θερμαντήρας πρέπει να ταιριάζει στον διαθέσιμο χώρο χωρίς να εμποδίζει τα τεμάχια εργασίας ή τη ροή. Σε μια δεξαμενή 800 × 1.200 mm, ο θερμαντήρας μπορεί να τοποθετηθεί κατά μήκος ενός τοίχου, αφήνοντας τον κεντρικό όγκο για τη σχάρα του τεμαχίου εργασίας. Ένας θερμαντήρας πολλαπλών-πατάσεων με αποτύπωμα 400 × 300 mm χωράει άνετα κατά μήκος του τοίχου 1.200 mm.
Η φλάντζα πρέπει να τοποθετηθεί έτσι ώστε η θερμάστρα να κρέμεται στο σωστό βάθος. Μια δεξαμενή βάθους 600 mm με στάθμη υγρού 500 mm και ύψος εξάλων 100 mm παρέχει 400 mm χρήσιμου βάθους. Το θερμαινόμενο τμήμα του θερμαντήρα πρέπει να τοποθετείται στο κάτω 350 mm της δεξαμενής, με την κορυφή του θερμαινόμενου τμήματος τουλάχιστον 50 mm κάτω από την ελάχιστη στάθμη υγρού.
Ομοιομορφία ροής και θερμοκρασίας
Ένας θερμαντήρας πολλαπλών-περασμάτων σε μια ρηχή δεξαμενή μπορεί να δημιουργήσει σκίαση ροής εάν τα περάσματα είναι πολύ κοντά μεταξύ τους. Το υγρό μεταξύ των διόδων μπορεί να μείνει στάσιμο, μειώνοντας τη μεταφορά θερμότητας και δημιουργώντας καυτά σημεία. Η απόσταση μεταξύ των περασμάτων πρέπει να είναι τουλάχιστον 30–40 mm για να επιτρέπεται η ροή μεταξύ τους.
Εάν η δεξαμενή διαθέτει αντλία κυκλοφορίας, ο θερμαντήρας πρέπει να τοποθετηθεί έτσι ώστε η ροή να διέρχεται από τα κενά μεταξύ των διόδων. Εάν η δεξαμενή βασίζεται σε φυσική μεταφορά, ο θερμαντήρας πρέπει να τοποθετηθεί έτσι ώστε το ανερχόμενο θερμικό νέφος να μπορεί να διαφύγει χωρίς να παγιδευτεί μεταξύ των διόδων.
| Διαστήματα περασμάτων | Ροή μεταξύ περασμάτων | Κίνδυνος Hot Spot | Προτεινόμενη Εφαρμογή |
|---|---|---|---|
| <20 mm | Φτωχός | Ψηλά | Δεν συνιστάται |
| 20–30 mm | Μέτριος | Μέτριος | Μόνο χαμηλή πυκνότητα watt |
| 30–40 mm | Καλός | Χαμηλός | Οι περισσότερες εφαρμογές |
| >40 χλστ | Εξοχος | Πολύ χαμηλά | Υψηλή πυκνότητα watt ή παχύρρευστα υγρά |
Η απόσταση περασμάτων και η επίδρασή της στη ροή και τον κίνδυνο καυτών σημείων
Όταν ένας τυπικός θερμαντήρας δεν μπορεί να τοποθετήσει τη δεξαμενή
Μια δεξαμενή βάθους 600 mm με απόδοση 4 kW σε 1,0 W/cm² απαιτεί θερμαντήρα πολλαπλών-πατάσεων που ενδέχεται να μην προσφέρουν οι τυπικές σειρές προϊόντων. Μια προσαρμοσμένη διαμόρφωση θερμαντήρα εμβάπτισης PTFE με έξι ή οκτώ περάσματα, διάμετρο θήκης 50 mm και απόσταση διέλευσης 30–40 mm αντιμετωπίζει τη βασική αιτία του περιορισμού χώρου. Η διαδικασία προδιαγραφής απαιτεί τις διαστάσεις της δεξαμενής, το εύρος στάθμης υγρού, την απαιτούμενη ισχύ, τη χημεία του μπάνιου και τις συνθήκες ροής. Για εγκαταστάσεις με ρηχές δεξαμενές, αυτή η συγκεκριμένη προσέγγιση{10}}εφαρμογής παρέχει την απαιτούμενη επιφάνεια εντός του διαθέσιμου χώρου.
